微重力三维细胞培养系统通过以下方式优化干细胞的自我更新能力：

- 模拟体内三维微环境：该系统通过水凝胶、支架或自组装形成立体结构，能更好地模拟体内细胞外基质（ECM）的空间支撑，增强干细胞与ECM的相互作用。同时，三维环境有利于细胞极性的建立，这对干细胞命运决定，如对称/不对称分裂至关重要，有助于维持干细胞的干性。

- 减少机械应力：在微重力环境中，细胞悬浮生长，减少了贴壁依赖的接触抑制，能促进干细胞的持续增殖。并且，微重力可调节细胞骨架，如引起微管重组，这可能激活特定信号通路，如YAP/TAZ通路，影响干细胞的自我更新与分化平衡。

- 维持干细胞干性：三维微重力环境可模拟体内的干细胞巢，通过力学信号如低剪切力和生化信号如细胞间旁分泌的协同作用，维持干细胞的未分化状态。有研究表明，间充质干细胞在旋转培养系统中可长期保持多能性标志物的高表达。

- 调控基因表达：研究发现，模拟微重力环境可使干细胞中多能性转录因子的蛋白质翻译显著上调，端粒延长基因的表达也明显增加。同时，分化和发育通路的